正面碰撞中的老年驾驶员胸部响应研究

为研究老年驾驶员在汽车正面碰撞中的胸部响应,本文中首先建立了一个老年女性人体胸部有限元模型CHARM_70,并通过与尸体实验对比,验证了模型的有效性。然后,采用圆盘和横向圆杆两种撞击头,选择3种碰撞高度,并改变碰撞速度和撞击质量对两具老人尸体PMHS1和PMHS2进行5种工况的摆锤碰撞实验。同时,利用CHARM_70模型,参照尸体实验的设置,进行同样5种工况的摆锤碰撞仿真。最后对实验和仿真的结果,即5种工况的碰撞力胸部压缩量关系曲线、最大胸部压缩量Cmax和最大胸部黏性响应系数VCmax进行对比分析。结果表明,圆盘碰撞中部位置的胸部响应均比圆杆大,以CHARM_70模型而言,Cmax大3个百分点,VCmax则大38%;而碰撞高度对圆杆碰撞的胸部响应有较大影响,圆杆碰撞高位置时的胸部平均响应约比中部位置小20%,而圆杆碰撞低位置时的胸部平均响应约比中部位置大10%。

THOR假人胸部IR-TRACC传感器响应特性研究

本文对THOR与Hybrid Ⅲ假人胸部响应特性进行分析,基于THOR假人胸部标定程序,对比THOR与Hybrid Ⅲ假人在相同摆锤速度工况下的胸部响应,表明THOR假人的胸部IR-TRACC传感器较Hybrid Ⅲ假人胸部传感器响应更灵敏和更迅速,且THOR假人的胸部IR-TRACC传感器受力的作用位置的影响更加明显。选取某SUV车型进行THOR与Hybrid Ⅲ假人的滑台比对试验,THOR假人胸部位移量要大于Hybrid Ⅲ假人,且THOR假人胸部位移响应时刻早于Hybrid Ⅲ假人,表明THOR假人胸部IRTRACC传感器较Hybrid Ⅲ假人胸部响应更灵敏更迅速。

钝性碰撞中人体肝脏生物力学响应数值分析

交通事故导致的肝脏损伤是最常见也是致死率最高的损伤类型之一。为了深入分析钝性碰撞中肝脏生物力学响应及相关物理参数,基于具有中国五十百分位男性尺寸的CT建立了具有较高仿真度的肝脏模型,并在满足精度条件下,在肝脏周围建立了简化的内脏器官模型,与自主研发验证的头颈部、胸廓和四肢有限元模型相结合,形成一个完整的人体坐姿有限元模型。参考经典胸腹部钝性撞击试验,分别进行了正面、左斜侧、右斜侧方向上低速(3.8~4.0m/s)、中速(5.2~5.5m/s)、高速(6.7~7.33m/s)等共10组仿真计算,得到了肝脏动力学响应和损伤风险较高位置的压力分布特点。同时研究了不同碰撞方向对肝脏力学响应结果与胸部响应指标相关性的影响,结果表明,各胸部响应指标与肝脏损伤程度(用应力、应变峰值表示)的相关性随加载条件的差异而发生变化,采用单一胸部响应指标预测所有加载工况下肝脏损伤情况的做法是值得商榷的。

基于Ansys的载人登月跳跃式返回过程中人体胸部骨骼系统损伤分析

针对载人航天器月地返回再入过程对航天员造成损伤的问题,采用有限元方法开展探月飞船跳跃式返回过程中航天员胸部骨骼系统的生物力学仿真分析,对该过程中人体胸部骨骼及软组织可能受到的损伤做出预测。基于CT图像对人体胸部骨骼、韧带和椎间盘建立有限元模型,通过肋骨侧弯和胸部撞击实验验证了模型准确性,并在Ansys中计算各骨骼及软组织的受力情况,结合多种国际通用损伤判定标准对航天员胸部骨骼及软组织损伤情况进行分析和预测。结果表明:跳跃式返回过载条件下,航天员胸部骨骼及软组织严重以上损伤发生概率较小,但第1、4、5肋骨及胸2~3、胸3~4椎间盘相对其他部位应力较大,易损伤,应加强防护。研究结果可为航天员防护设备的改进以及航天员训练提供数据支撑。